La ceinture de Kuiper a été une source infinie de découvertes au cours de la dernière décennie. À partir de la planète naine Eris, qui a été observée pour la première fois par un relevé de l'Observatoire Palomar dirigé par Mike Brown en 2003, de nombreux objets intéressants de la ceinture de Kuiper (KBO) ont été découverts, dont certains sont comparables en taille à Pluton.
Et selon un nouveau rapport du Minor Planet Center de l'AIU, un autre corps a été découvert au-delà de l'orbite de Pluton. Officiellement désigné comme UZ224 2014, cet organisme est situé à environ 14 milliards de kilomètres (90 UA ou 8,5 milliards de milles) du Soleil. Cette planète naine n'est pas seulement le dernier membre de notre famille solaire, c'est aussi le deuxième corps le plus éloigné de notre Soleil avec une orbite stable.
La découverte a été faite par David Gerdes, professeur d'astrophysique à l'Université du Michigan, et divers collègues associés au Dark Energy Survey (DES) - un projet qui s'appuie sur l'observatoire interaméricain Cerro Tololo au Chili. Dans le passé, la recherche de Gerdes s'est concentrée sur la détection de l'énergie sombre et l'expansion de l'Univers.
À cette fin, DES a passé les cinq dernières années à surveiller environ un huitième du ciel à l'aide de la caméra à énergie sombre (DECam), une caméra de 570 mégapixels montée sur le télescope Victor M. Blanco à Cerro Tololo. Cet instrument a été commandé par les États-Unis. Dept of Energy pour mener des enquêtes sur les galaxies éloignées, et le Dr Gerdes a contribué à la création.
Sans surprise, cette même technologie a également permis de faire des découvertes aux confins du système solaire. Il y a deux ans, c'est précisément ce que Gerdes a mis au défi un groupe d'étudiants de premier cycle (dans le cadre d'un projet d'été). Ces étudiants ont examiné des images prises par DES entre 2013-2016 pour des indications d'objets en mouvement. Depuis ce temps, l'équipe d'analyse s'est agrandie pour inclure des scientifiques chevronnés, des post-doctorants, des étudiants diplômés et de premier cycle.
Alors que les étoiles et les galaxies lointaines semblent stationnaires sur ces images, les TNO lointains sont apparus à différents endroits au fil du temps - d'où la raison pour laquelle ils sont appelés «transitoires». Comme l'explique le Dr Gerdes dans sa fiche d'information UZ224 2014, qui est disponible sur sa page d'accueil à l'Université du Michigan:
«Pour identifier les transitoires, nous avons utilisé une technique appelée« imagerie par différence ». Lorsque nous prenons une nouvelle image, nous en soustrayons une image de la même zone du ciel prise une nuit différente. Les objets qui ne changent pas disparaissent dans cette soustraction, et il ne nous reste que les transitoires… Ce processus produit des millions de transitoires, mais seulement 0,1% d'entre eux se révèlent être des planètes mineures éloignées. Pour les trouver, nous devons «relier les points» et déterminer quels transitoires sont en fait la même chose dans différentes positions à différentes nuits. Il existe de nombreux points et BEAUCOUP plus de façons possibles de les connecter. »
Ce fut un processus difficile. En plus d'avoir besoin de milliers d'ordinateurs au Fermilab pour traiter les centaines de téraoctets de données, l'équipe a dû écrire des programmes spéciaux pour le faire. Gerdes et ses collègues ont également compté sur l'aide des professeurs Masao Sako et Gary Bernstein de l'Université de Pennsylvanie, qui ont contribué aux percées clés qui leur ont permis d'effectuer une imagerie différentielle sur toute la zone d'enquête.
Au final, des dizaines de nouveaux objets trans-neptuniens (TNO) ont été découverts, dont l'un était le UZ224 2014. Selon leurs observations, son diamètre pourrait être de 350 à 1200 km, et il faut 1136 ans pour compléter une seule orbite de notre Soleil. Pour des raisons de perspective, Pluton mesure 2370 km de diamètre et a une période orbitale de 248 ans.
Stephanie Hamilton, étudiante diplômée de l'Université du Michigan, a personnellement participé au projet. Son rôle était de déterminer la taille de l'UZ224 2014, ce qui était difficile à partir des seules observations initiales. Comme elle l'a dit à Space Magazine par e-mail:
"La luminosité de l’objet en lumière visible seule dépend à la fois de sa taille et de sa réflectivité. Vous ne pouvez donc pas déterminer de manière unique l’une de ces propriétés sans supposer une valeur pour l’autre. Heureusement, il existe une solution à ce problème - la chaleur émise par l'objet est également proportionnelle à sa taille, donc obtenir une mesure thermique en plus des mesures optiques signifie que nous serions alors en mesure de calculer la taille et l'albédo (réflectance) de l'objet sans avoir à assumer l'un ou l'autre.
«Nous avons pu obtenir une image de notre objet à une longueur d'onde thermique en utilisant le réseau Atacama Large Millimeter / submillimeter Array (ALMA) au Chili. Je travaille sur la combinaison de toutes nos données pour déterminer la taille et l'albédo, et nous prévoyons de soumettre un document sur nos résultats vers la mi-novembre environ. »
Mais comme pour tout ce qui concerne les «planètes naines», il y a eu un certain désaccord sur cette découverte. Compte tenu des dimensions de l'objet, certains se demandent si l'étiquette s'applique ou non. Mais comme Gerdes l'indique sur la fiche d'information, ce corps répond à la plupart des conditions préalables:
«Selon les directives officielles de l'AIU, une planète naine doit satisfaire à quatre critères. Il doit a) orbiter autour du soleil (vérifier!), B) ne pas être un satellite (vérifier!) C) ne pas avoir franchi le voisinage autour de son orbite (vérifier!) Et d) avoir suffisamment de masse pour être rond. C'est ce dernier élément qui est incertain, et le seul moyen sûr est d'obtenir une image suffisamment détaillée pour réellement voir sa forme. Néanmoins, un objet de plus de 400 km de diamètre est susceptible d'être rond. »
Gerdes et son équipe s'attendent à être occupés, à rédiger le document qui détaillera leurs résultats, à utiliser le tableau ALMA pour obtenir plus d'évaluations de la taille UZ224 2014 et à parcourir les données pour rechercher plus d'objets dans la ceinture de Kuiper. Cela inclut la légendaire planète 9, que les astronomes recherchent depuis des années.
Compte tenu de sa distance par rapport au Soleil, l'orbite de l'UZ224 2014 ne serait pas influencée par la présence de la planète 9, et n'est donc d'aucune utilité. Cependant, Gerdes est optimiste que la preuve de ce corps massif est là dans les données. Avec le temps et beaucoup de traitement de données, ils pourraient bien le trouver! En attendant, cet objet nouvellement découvert est susceptible d'être le point focal de nombreuses recherches fascinantes.
«C’est un objet intéressant à part entière - des objets éloignés comme celui-ci sont des« restes cosmiques »du disque primordial qui a donné naissance au système solaire», écrit Gerdes. «En les étudiant et en apprenant davantage sur leur distribution, leurs caractéristiques orbitales, leurs tailles et leurs propriétés de surface, nous pouvons en apprendre davantage sur les processus qui ont donné naissance au système solaire et, finalement, à nous.»
